CN101653216B - 一种富含生物活性肽的发芽糙米 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富含生物活性肽的发芽糙米及其生产方法，属于食品生物技术领域，也属于保健食品生产技术领域。其特征是稻谷经砻谷、挑选、消毒、浸泡后，置于含有赤霉素30～80μmol/L、NaCl 2～10mmol/L和MnSO₄ 0.6～3.0mmol/L的培养液中培养36～96h。发芽期间进行通气处理，通气量为0.1～3.0L·min^-1、温度16～40℃；最后经清洗、灭酶、烘干后制得。该方法工艺简单，可操作性强，适宜工业化生产，制得的发芽糙米中肽含量为10～13mg·g^-1，是一种食用安全的保健食品。

Description

一种富含生物活性肽的发芽糙米

一、技术领域

本发明涉及一种富含生物活性肽的发芽糙米及其生产方法，具体内容涉及利用生物技术激活发芽糙米中的蛋白酶，制备富含生物活性肽的发芽糙米的方法，属于食品生物技术领域。 

二、背景技术

稻米是世界上最重要的粮食作物之一，几乎50％的人以其为主食，其营养在膳食中的地位举足轻重。按照传统的饮食方式，人们食用的稻米主要是脱除米糠和胚芽的精白米，现代研究表明：稻米中V_B1、V_B2、V_E、V_K，钙、铁、磷及纤维素等物质主要存在于米糠和胚芽中。与白米相比，糙米的营养价值更高，部分营养素含量高出白米2～3倍。目前糙米的营养价值受到许多科研工作者的关注，并且开始被部分消费者所接受。但是，由于糙米的蒸煮性和口感较差，因而其食用率较低。寻找一种能够改善糙米质地并提高其营养价值的加工方法，这对于改善我国传统饮食结构、提高国民健康水平具有重要意义。 

糙米因带有胚而具有生命活力，在适宜的培养条件下可以发芽。糙米发芽时其淀粉酶、蛋白酶和植酸酶等被激活和释放，使淀粉、蛋白质和植酸等贮藏物质水解成小分子物质，供胚芽生长。贮藏蛋白在这过程中降解时，首先被水解成小分子肽，然后在肽酶作用下进一步水解为游离氨基酸，使生物对蛋白质的消化吸收率提高。糙米发芽时，其中部分维生素含量提高，植酸等抗营养因子含量减少，并且糙米的质地得以软化，其蒸煮性及在人体中的吸收率均得到提高，因而发芽处理已成为提高谷物营养价值的有效方法。 

采用生物技术生产的富含γ-氨基丁酸(GABA)的发芽糙米在日本已成为流行的健康食品，在韩国、我国大陆及香港、台湾地区也有生产和销售。 

近年研究发现，在胃肠中肽比氨基酸更易吸收利用。人体可能主要是以肽的形式吸收氨基酸的。目前已发现多种食品蛋白来源的肽具有诸如抗菌、降血压、降胆固醇、抗血栓形成和抗氧化等生理功能。国内公开了一些肽的制备方法，这些功能肽多数以食品蛋白为原料，经蛋白酶水解后制得的。专利(公开号CN101096696A，公开日2008年1月2日)公开了一种利用玉米蛋白粉制备活性肽的方法，是采用商品酶水解，再经浓缩、喷雾干燥后制得；专利(公开号CN101210043A，公开日2008年7月2日)公开了一种米糠免疫肽的制备方法，以米糠为原料，经低碱溶液提取蛋白，利用胰蛋白酶水解后，经冷冻干燥制得；专利(公开号CN101381759A，公开日2009年3月1日)公开了一种荞麦蛋白生物活性肽的制备方法，荞麦蛋白经碱性蛋白酶水解，再经 冷冻干燥，制得。这些方法均需要将原料中蛋白提取出来，再用商品蛋白酶水解，得到肽类物质，这增加了原料蛋白提取工序，且原料中蛋白种类繁多，仅用一种或两种蛋白酶作用难以将原料蛋白全部水解，降低了原料的利用率。 

大米蛋白营养价值高，可与鱼、虾、牛肉蛋白相媲美，且具有低过敏源性。糙米在发芽过程中，自身蛋白酶系被激活，可水解糙米储藏蛋白，生成具有一定生理活性的肽或游离氨基酸等。本发明采用浸渍培养发芽的方式，在培养液中添加植物激素和金属离子，以激活糙米内源蛋白酶系，水解糙米蛋白，提高发芽糙米中肽含量，制得富含生物活性肽的发芽糙米。 

三、发明内容

技术问题发明提供一种富含活性肽的发芽糙米的生产方法，以解决营养丰富的糙米口感欠佳，难以为消费者接受的问题；同时本发明采用常规的植物激素和金属离子增强糙米中蛋白酶的活力，使发芽糙米中大量富集生物活性肽，这一生产方法具有成本低、效果好的优点。 

技术方案 

本发明所述的一种富含生物活性肽的发芽糙米，为稻谷经砻谷获得糙米；糙米去除杂质和不饱满颗粒后，消毒、浸泡，在培养液中通气培养，令其发芽，再经清洗、灭酶、干燥，制得。 

其生产方法具体步骤如下： 

(1)原料选择与砻谷：采用的原料可以是粳稻米，也可以是籼稻米或糯稻米；用出糙机去除谷壳，得到糙米； 

(2)消毒：将糙米浸入1％次氯酸钠溶液中消毒30min，然后用清水冲洗； 

(3)浸泡：将消毒后的糙米置于水槽中浸泡，水温为25℃，时间为6h，糙米浸泡期间，每隔3h换水一次，每次15min； 

(4)培养液制备：培养液由赤霉素、NaCl和MnSO₄组成，其浓度分别为赤霉素30～80μmol/L，NaCl 2～10mmol/L和MnSO₄ 0.6～3.0mmol/L； 

(5)通气发芽：将糙米置于发芽槽中，按糙米与培养液质量比为1∶5的比例加入培养液，于16～40℃恒温黑暗条件下通气培养，通气量为0.1～3.0L·min^-1，发芽时间为36h～96h，每12h更换培养液一次； 

(6)灭酶：采用热水灭酶方式，在水温90℃，料液比1∶1的条件下热烫6min，灭酶后冷却，离心脱水； 

(7)干燥：采用阶段升温法干燥发芽糙米，进风温度顺序为40℃脱水2h、50℃脱水2h、65℃干燥至发芽糙米含水量在13％左右。 

发芽糙米成品浅黄色、有光泽，体态均一，生物活性肽含量为10～13mg g^-1。 

有益效果 本发明利用植物激素、食盐和金属离子等添加物提高糙米发芽过程中蛋白酶活性，以降解其自身的蛋白质，使其转化为生物活性肽，这在国内外尚无相关 报道。与现有技术相比，本发明的富含生物活性肽发芽糙米生产方法及其产品具有以下优点： 

(1)利用赤霉素使糙米发芽时内源蛋白酶激活，水解自身的蛋白质，进而提高发芽糙米中生物活性肽含量； 

(2)在发芽糙米培养液中添加微量的NaCl和MnSO₄，培养液对人体无毒害，但可增强蛋白酶活力，富集生物活性肽； 

(3)营养丰富但口感欠佳的糙米经发芽、干燥后，得到外观和口感良好的富含生物活性肽的发芽糙米，这既改善了糙米口感，又使其富含生物活性肽，兼顾了消费者对营养与食味的要求，产品具有广阔的市场前景。 

(4)本发明生产发芽糙米的工艺科学、方法简单、操作容易，具有投资少、成本低，易于工业化生产的特点。 

四、附图说明

图1均匀实验中NaCl(X₃)和MnSO₄(X₈)的浓度对肽含量影响的响应面图 

图2均匀实验中赤霉素(X₁)和MnSO₄(X₈)的浓度对肽含量影响的响应面图 

图3培养温度对肽含量的影响 

图4通气量对肽含量的影响 

图5培养时间对肽含量的影响 

图6Box-Behnken响应面实验中培养温度和时间对肽含量影响的响应面图 

五、具体实施方式

1、培养液组成的确定 

采用浸渍培养发芽的方式，在培养液中添加植物激素、金属离子和米糠蛋白提取液的方法，富集发芽糙米中生物活性肽。首先利用Plackett-Burman试验设计法(实验设计及结果表见表1)，从赤霉素，KCl，NaCl，CuSO₄，MgSO₄，ZnSO₄ CaCl₂，MnSO₄，FeSO₄，L-半胱氨酸和米糠提取液等11种添加物中筛选对肽富集具有显著正效应的因子。通过对Plackett-Burman实验结果的显著性分析，筛选得到4种因子(赤霉素，NaCl，CuSO₄和MnSO₄)有显著正效应。 

对这4种因子的浓度进行均匀试验优化(设计及结果见表2)。运用SAS软件进行数据分析，对四个显著因子：赤霉素(X₁)，NaCl(X₃)，CuSO₄(X₄)和MnSO₄(X₈)进行回归拟合，得到的数学模型为： 

$Y=3.93+0.15X_1-0.76X_3+4.14X_8-0.001X_1^2-1.85X_8^2-0.02X_1{X}_8+0.63X_3{X}_8$

模型中，NaCl和MnSO₄的交互作用以及赤霉素和MnSO₄的交互作用对肽含量的具有显著的影响(见图1和图2)。模型优化得到的最佳培养液组成为赤霉素55μmol/L、NaCl 6.0mmol/L和MnSO₄ 1.8mmol/L(表3)，发芽糙米中的肽含量为10.53mg/g 

2、培养条件的确定 

(1)培养温度的影响 

分别设置发芽温度为20、24、28、32、36、40℃，在通气量为1.2L/min的条件下发芽48h，测定肽含量。由图3可知，肽含量随培养温度的升高逐渐增大，但是在达到28℃后增加不显著，此时的肽含量是20℃时的1.53倍。 

(2)通气量的影响 

分别设置发芽时的通气量为0.4、0.8、1.2、1.6、2.0L/min，在32℃下发芽48h，测定肽含量。如图4所示，随着通气量的增大，肽含量总体呈递增趋势，在2.0L/min时达到最大，是起始的1.77倍； 

(3)发芽时间的影响 

设置发芽温度为32℃，通气量为1.2L/min，分别测定0、12、24、36、48h、60、72h时发芽糙米中肽含量。随着发芽时间的延长，肽含量呈现逐步增大的趋势，在0～72h的时间内，肽含量增加到起始的2.50倍；蛋白酶活力在12～36h时间内变化不显著(P＜0.05)，48h时增大到起始值的3.03倍(见图5)。 

(4)响应面优化培养条件 

在单因素试验的基础上，选用三因素三水平Box-Behnken实验设计对发芽过程富集肽的工艺进行优化，试验设计及结果表见表4，运用Design-expert软件进行数据分析，对三个因素：温度(X₁)，通气量(X₂)和发芽时间(X₃)进行回归拟合，得到的数学模型为： 

Y_肽＝10.48+0.46X₁+0.25X₂+1.25X₃-0.51X₁X₃-0.29X₂ ²-0.27X₃ ²

模型中，培养温度和时间之间对肽含量存在显著的交互作用(见图6)。模型优化得到的最佳培养条件为：温度26℃、通气量1.5L/min和培养时间72h，在此条件下发芽糙米中的肽含量可以达到12.13mg/g，是原料糙米(4.18mg/g)的2.9倍(见表5)。 

实施例1 

稻谷用出糙机除去谷壳，得到糙米。选取籽粒饱满的糙米，浸入1％的次氯酸钠溶液中消毒30min，然后用清水冲洗数次。将消毒后的糙米浸入水中浸泡6h，浸泡3h时换水1次，每次15min，将糙米置于尼龙网袋中，按糙米∶培养液1∶5的比例放入培养液浸泡并通气，培养液组成为赤霉素55μmol/L、NaCl 6.0mmol/L和MnSO₄ 1.8mmol/L，通气量为2.0L·min^-1，于32℃黑暗培养条件下发芽，每12h更换培养液一次，糙米发芽60h后取出；在水温90℃，料液比1∶1的条件下热烫6min，灭酶后冷却；在40℃～65℃温度条件下烘干，制得的发芽糙米成品浅黄色、有光泽、体态均一，生物活性肽含量为10.53mg g^-1。 

实施例2 

糙米制备及挑选、消毒、浸泡等处理同实施例1。按糙米∶培养液1∶5的比例放 入培养液浸泡并通气，培养液组成为赤霉素30μmol/L，NaCl 2.0mmol/L和MnSO₄0.6mmol/L，通气量为0.1L·min^-1，培养温度16℃，发芽36h，每12h更换培养液一次，发芽后处理同实施例1。干燥，制得的发芽糙米成品浅黄色、有光泽、体态均一，生物活性肽含量为11.49mg g^-1。 

实施例3 

糙米制备及挑选、消毒、浸泡等处理同实施例1。按糙米∶培养液1∶5的比例放入培养液浸泡并通气，培养液组成为赤霉素80μmol/L、NaCl 12mmol/L和MnSO₄ 3.0mmol/L，通气量3.0L·min^-1，培养温度26℃，培养40h，每12h换水一次，发芽后处理同实施例1。干燥，制得的发芽糙米成品浅黄色、有光泽、体态均一，生物活性肽含量为12.13mg g^-1。 

表1 Plackett-Burman实验设计及测定数据 

表2 均匀实验设计及肽含量测定结果 

表3 均匀试验验证实验结果 

表4 Box-Behnken响应面实验设计及肽含量测定结果 

表5 Box-Behnken响应面实验验证实验结果 

Claims (1)

1.一种富含生物活性肽的发芽糙米，其特征在于，是通过以下步骤生产而成：

(1)原料选择与砻谷：采用的原料粳稻米、籼稻米或糯稻米；用出糙机去除谷壳，得到糙米；

(2)消毒：糙米去除杂质和不饱满颗粒后，浸入质量比1％次氯酸钠溶液中消毒30min，然后用清水冲洗；

(3)浸泡：将消毒后的糙米置于水槽中浸泡，水温为25℃，时间为6h，糙米浸泡期间，每隔3h换水一次，每次15min；

(4)培养液制备：培养液由赤霉素、NaCl和MnSO₄组成，其浓度分别为赤霉素30～80μmol/L，NaCl 2～10mmol/L和MnSO₄ 0.6～3.0mmol/L；

(5)通气发芽：将糙米置于发芽槽中，按糙米与培养液质量比为1∶5的比例加入培养液，于16～40℃恒温黑暗条件下通气培养，通气量为0.1～3.0L·min^-1，发芽时间为36h～96h，每12h更换培养液一次；

(6)灭酶：采用热水灭酶方式，在水温90℃，料液质量比1∶1的条件下热烫6min，灭酶后冷却，离心脱水；

(7)干燥：发芽糙米采用阶段升温法干燥，进风温度顺序为40℃脱水2h、50℃脱水2h、65℃干燥至发芽糙米含水量在质量比13％。

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